Gli edifici rappresentano oggi circa il 40% del consumo energetico globale, e sono responsabili di oltre un terzo delle emissioni di CO2. Un fattore chiave in questo consumo è il condizionamento dell’aria, la cui domanda potrebbe raddoppiare entro il 2050 se non si interviene con soluzioni più sostenibili. In risposta a ciò, un team di ricercatori ha sviluppato un design innovativo a zig zag per le pareti degli edifici che utilizza un sistema di raffrescamento radiativo per ridurre l’energia necessaria alla climatizzazione.
Dalla Columbia le pareti a zig zag per ottimizzare il calore
Secondo lo studio condotto dalla Columbia University, l’impiego di pareti con una struttura a zig zag potrebbe abbassare la temperatura delle superfici degli edifici di diversi gradi in più rispetto alle pareti tradizionali.
Il design proposto prevede una serie di sporgenze che, viste lateralmente, creano un effetto a zig zag. Questa forma non solo riflette meglio la luce solare, ma ottimizza l’emissione di calore verso lo spazio, grazie alla disposizione delle superfici.
Durante le ore più calde della giornata, il sistema ha dimostrato di ridurre la temperatura fino a 3,1°C, una performance significativa per migliorare il comfort interno senza l’uso di energia elettrica.
Cos’è e come funziona il raffrescamento radiativo
L’innovazione della Columbia University si basa sul principio del raffrescamento radiativo, una tecnica che permette di riflettere la luce solare e di emettere il calore assorbito sotto forma di radiazioni infrarosse, facendolo così disperdere nell’atmosfera.
Le pareti a zig zag sfruttano due caratteristiche fondamentali di questa tecnica, ossia la riflessione e l’emissione del calore.
Le superfici rivolte verso il cielo sono progettate per massimizzare l’emissione di radiazioni infrarosse, permettendo al calore di fuoriuscire dall’edificio. Mentre quelle rivolte verso il terreno sono più riflettenti, riducendo l’assorbimento del calore proveniente dalla superficie terrestre.
Questa combinazione aumenta l’efficacia del raffrescamento radiativo, anche in situazioni in cui le pareti verticali normalmente non sarebbero ottimali per riflettere il calore.
Sfide all’orizzonte per il raffrescamento radiativo
Nonostante i risultati promettenti, restano alcune sfide da affrontare prima di poter rendere questa tecnologia accessibile su larga scala.
Attualmente, il design a zig zag esiste solo a livello sperimentale, con prototipi testati in laboratorio su piccola scala. Trasferire questa soluzione a edifici di grandi dimensioni richiederà ulteriori studi per garantire la durabilità dei materiali e l’efficacia del raffrescamento radiativo nel lungo termine.
Un altro ostacolo sarà il costo: rispetto alle soluzioni passive tradizionali, come le vernici riflettenti o i pannelli fotovoltaici, l’implementazione del design a zig zag potrebbe risultare economicamente più onerosa.
La nuova sfida per i ricercatori della Columbia University sarà quindi trovare un equilibrio tra prestazioni e accessibilità economica, così da rendere questa tecnologia competitiva nel mercato delle costruzioni.
Per saperne di più su questo studio, vi consigliamo la lettura del paper integrale pubblicato su Nexus.
Qilong Cheng, Sebastian Gomez, Guanzhong Hu, Aaswath P. Raman, Nanfang Yu e Yuan Yang, Realizing optimal radiative cooling walls in building-energy nexus via asymmetric emissivity, Nexus (2024), DOI: 10.1016/j.ynexs.2024.100028.
